Модернизация токарного станка под работу с ЧПУ.

К счастью, существуют списки проверенных компьютеров для выполнения основных функций программного обеспечения ЧПУ, поэтому выбор уже был намного проще. Мы остановились на старом Dell Optiplex с процессором Pentium 4 и операционной системой LinuxCNC. Мы смогли купить два таких компьютера (один из них был запасным) в местном магазине подержанных компьютеров за 30 долларов каждый.

Ос­на­щение стан­ков ус­трой­ством циф­ро­вой ин­ди­кации

Оборудование российских компаний характеризуется высокой степенью износа. Станки, построенные более 20-30 лет назад, уже не отвечают требованиям точности и качества современной промышленности. Эта проблема является препятствием для дальнейшего развития многих важных отраслей промышленности, особенно тяжелого машиностроения.

Одним из возможных решений для обновления станочного парка компании является продление срока службы станков путем модернизации их систем управления и двигателей.

Одним из таких решений является оснащение станков цифровым считывающим устройством (DID), которое позволяет полностью использовать потенциал токарных, фрезерных, анодировочных и других станков. Использование числового управления интересно и для новых универсальных станков, где установка системы ЧПУ экономически не оправдана.

Стро­ение и прин­цип дей­ствия УЦИ

• отоб­ра­жения зна­чений из­ме­рений;
• отоб­ра­жения по­ложе­ния инс­тру­мен­та от­но­ситель­но «ну­ля за­готов­ки» по осям;
• пе­реме­щения по ко­ор­ди­натам в со­от­ветс­твии с ус­та­нов­ленным зна­чени­ями, ми­нуя про­межу­точ­ные ме­хани­чес­кие и тран­смис­си­он­ные пе­реда­чи, ко­торые име­ют ес­тес­твен­ные люф­ты и из­нос, и спо­собс­тву­ют воз­никно­вению пог­решнос­тей из­ме­рений.

Вся информация о положении рабочих органов станка получается от измерительных приборов: оптических штанг или угловых энкодеров. Отказ от использования механических измерительных устройств позволяет получить точные и стабильные показания — длительное использование механического измерительного устройства вызывает трение между движущимися частями, кромки подвержены трению, что негативно сказывается на точности измерения.

Станок свободен от ошибок механических измерительных систем и позволяет эксплуатировать старый станок с точностью нового станка. Оси станка могут отображаться четко и понятно, с учетом полной и неполной выборки волочения. Для ручной обработки данных на станке доступны простые математические расчеты

Таким образом, станок не только работает гораздо точнее, но и снижает риск ошибок в работе

Для чего монтируют УЦИ, так ли это необходимо?

В современных токарных станках параметры точности и работы являются наиболее важными среди других параметров. Токарные, фрезерные и сверлильные станки могут быть полностью использованы, что становится возможным при оснащении станков датчиками положения и сканирующими шкалами станка. Дополнительное оборудование с этими компонентами необходимо и требуется для достижения следующих целей:

• требуется отображение точных значений и расчетов;
• необходим контроль положения инструмента по отношению к осям (относительно «нуля заготовки»);
• требуется перемещение инструмента согласно установленным значениям, в обход промежуточных трансмиссионных и механических передач, которые отличаются
• естественным износом и люфтом, что приведет к погрешностям работ.

Рекомендуется оснащать станки следующих типов:

• токарный;
• фрезерный;
• расточный;
• шлифовальный.

Оснащение токарного или фрезерного станка новыми измерительными устройствами позволяет оператору работать с повышенной точностью и сниженным риском ошибки. Все устройства ЧПУ оснащены дисплеем, который отображает данные, полученные от датчиков, в четкой, краткой и понятной форме. Для ручной обработки полученных данных достаточно простого математического расчета.

СОВЕТ. Наилучший результат токарной обработки достигается при установке ЧПУ на многоцелевые станки. Такое оборудование стоит дешевле, чем полная сборка ЧПУ, и позволяет воспользоваться всеми преимуществами современных цифровых технологий.

Устройства цифровой индикации и оптические линейки

Наличие дополнительных компонентов на станках позволяет повысить качество работы. Стандартное оборудование токарных и токарно-карусельных станков включает в себя:

1. УЦИ — отображает измерительные и счетные данные рабочих элементов станка, указывает действительное положение осей станка на экране в четкой и доступной форме, при этом учитывается полная и неполная выборка люфта. Данные системы не имеют люфтов и позволяют станку старого образца работать на уровне современного.
2. Оптическая линейка — с высокой точностью измеряет положение рабочих элементов относительно выбранной оси (чаще всего заготовки), а также угловые положения. Головки для считывания параметров на оптической линейке измеряют показания с помощью оптического сигнала, просчитывают риск, деления при этом нанесены на стеклянную направляющую с высокой точностью.

Линейки имеют цифровой TTL-выход, поэтому их можно использовать совместно со станком.

Какие бывают линейки?

Оптические линейки классифицируются по ключевым параметрам:

1. По длине — должна быть больше паспортного хода станка (учитывать необходимо расстояние между упорами (жесткими) по измеряемым осям). Рекомендуемая минимальная рабочая длина по максимальной величине перемещения оси +100 мм.
2. По точности — не стоит при покупке ориентироваться на высокий класс точности линейки (в долях микрон), чем выше разрешение, тем выше цена деления. Сама по себе линейка не повысит точность работы, она предназначена для контроля и показа измеренных параметров, а точность достигается путем технических приборов, механических манипуляций. Если у станка наблюдаются косяки и растяжения, то никакая линейка не поможет.
3. По типу сигнала — скорость сигнала воспроизводится TTL логикой и измеряется в несколько микрон от 0,5 до 5 и позволяет минимизировать погрешности в измерениях. Наиболее лучший вариант линейки с сигналом RS-422.
4. По дискретности — это величина чувствительности измерительного прибора (показывается в микронах).

Общая сводка по проекту

Требуемое время: Несколько выходов Сложность: Сложность Стоимость: 3500,500-3500,800

Материалы

• Станок металлообрабатывающий с устройством цифровой индикацией (УЦИ);
• 3-фазный асинхронный двигатель Marathon #145THFR5329 / $500, встал на замену сгоревшего двигателя шпинделя;
• Контроллер двигателя частотно-регулируемого электропривода Emerson Commander SK / $450;
• Плата управления ЧПУ для LPT-порта, а именно многофункциональная плата ЧПУ C11G с сайта CNC4PC.com / $68;
• Шаговый двигатель NEMA 34 (2 шт.) для X- и Z-осей, Model 34HS38-3008S / $110 каждый;
• Плата драйвера шагового двигателя (2 шт.) GeckoDrive G213V / $150 каждая;
• Компьютер с ПО Linux для ЧПУ (доступно на linuxcnc.org). Мы использовали древний Pentium 4;
• Фильтр (электромагнитной совместимости) ЭМС Roxburgh для подавления сетевых помех;
• Шарико-винтовая пара 40″ с шариковой гайкой / $225;
• Упорные подшипники (4 шт.);
• Опора двигателя (2 шт.), изготовленная из нержавеющей стали и алюминия на Tormach 770 с ЧПУ;
• Соединительная втулка (2 шт.), она же гибкая муфта вала, на Amazon от $5 до $50 в зависимости от размера;
• Корпус блока управления, сталь, размер 24″×16″×10″;
• Выключатели для питания, защитного отключения и т.д.;
• Провода: 12ga, 14ga и 22ga;
• Реле, выключатели и т.д. из разобранных частей станка;

Инструменты

• Фрезерный станок ЧПУ, концевые фрезы, расточные оправки, токарные инструменты для обработки креплений двигателя.
• Дрель, отвертки, гаечные ключи, инструменты для зачистки проводов, обжимные устройства и т.д.
• Паяльник и олово.

1. Модификация самого механизма.
2. Сборка блока управления.
3. Установка и настройка управляющего ПК.

Наш 40″ станок по металлу до модернизации

Модификация станка. Часть 1

Этот станок имеет следующие характеристики: ширина наконечника 40″ и максимально возможный диаметр заготовки 13″. В стандартной комплектации скорость вращения шпинделя регулируется коробкой передач, расположенной за шпинделем и приводимой в действие однофазным двигателем 230 В. Коробка передач не нуждалась в модификации; мы просто выбрали оптимальную настройку коробки передач, а при использовании ЧПУ скорость регулируется преобразователем частоты. Выход из строя оригинального однофазного двигателя был на самом деле полезен, потому что замена его на подходящий трехфазный двигатель дала нам больше контроля и удвоила максимально возможную скорость, которая составляла 1 750 об/мин с неработающим двигателем. Самое приятное, что преобразователь частоты смог преобразовать 220 В из одной фазы в три. Оригинальный блок управления был снят с задней части станка, и некоторые из его реле управления и другие компоненты были перенесены в новый блок управления.

Фрезерование первого крепления двигателя для оси Z

Каретка, удерживающая режущий инструмент, должна была иметь два способа управления своим движением по оси Z. (На токарном станке ось Z проходит слева направо, а ось X является поперечной приводной осью). Имеется главный приводной винт для общей обработки и второй приводной винт, который вращается синхронно с резьбовым шпинделем. Оба шпинделя приводятся в движение одной шестерней и приводятся в движение рычагами управления на самой каретке. Мы решили снять резьбовой шпиндель и стержень, управляющий главным приводным винтом. Это позволило нам перемещать главный винт с помощью шагового двигателя (ШД), установленного на противоположном конце и закрепленного шкивами. Для перемещения каретки на 1″ основному винту требовалось всего чуть более 50 оборотов, и мы решили, что это обеспечит определенный контроль над точностью.

Первая версия двигателя привода оси Z.

Используя фрезерный станок с ЧПУ, мы сделали крепление для двигателя, которое крепится к токарному станку на вращающемся валу, подобно генератору на автомобиле, для натяжения ремня.

Замена источника питания крестовины: Кривошип главного вала

Для оси X, также известной как поперечная подача, был предложен прямой привод от шагового двигателя. Мы сняли ручки с двигателя и отфрезеровали еще один алюминиевый кронштейн. Чтобы уменьшить жесткость, приводной винт был соединен с шаговым двигателем через соединительную муфту.

Поперечный двигатель в сборе: новый шаговый двигатель для оси X.

Мы не внесли никаких изменений в заднюю бабку токарного станка. Она по-прежнему управляется вручную, в то время как компьютер выполняет всю тяжелую работу по осям X и Z.

cerebral » 16 окт 2020, 21:07

Делаем линейки!

Делаем линейки!

Мне надоело ждать, пока отпилят детали для мотора, поэтому я решил сделать импровизированные магнитные линейки. Да, именно так, самодельные магнитные линейки с разрешением 1,95 мм. В этом нет ничего сложного, и если вы дадите мне несколько быстрых советов, то у проекта есть 146% шанс оторваться от земли.

Обычно все начинается с ТЗ, поэтому в этом ОП-посте (XD) я примерно обрисую, что нужно: 1. Название устройства. Я пока не могу придумать название, но это должно быть что-то дерзкое и сверхчеловеческое XD 2. максимальная погрешность измерения должна быть не более 15 микрон на 250 мм (в идеале для меня 50 микрон на метр пути, в IT6, для начала) 3. максимальная скорость перемещения не менее 0.25 м/с 4. инкрементный выход, упакованный в rs422, без дисплея 5. питание +5V 6. температурный диапазо н-40°C

85°C 7. размеры головки 40x12x20

Эти утверждения в основном основаны на моем воображении, поэтому конструктивная критика приветствуется. Проект планируется как некоммерческий и с открытым исходным кодом, поэтому он будет медленно, но неизбежно развиваться XD.

Да, самый важный параметр забыл — около 6к рублей должен стоить счетчик-кодировщик, 3к5 из них — магнитная лента.

by torvn77 » 16 окт 2020, 21:16

Re: Делаем линейки!

Почему магнитная, а не оптическая? Имхо с оптическим было бы проще получить результат в домашних условиях.

И чем и как по вашему их можно откалибровать для получения точных измерений?

by aftaev » 16 окт 2020, 21:17

Re: Делаем линейки!

by torvn77 » 16 окт 2020, 21:19

Re: Делаем линейки!

от aftaev » 16 окт 2020, 21:20

Re: Делаем линейки!

by cerebral » 16 окт 2020, 21:23

Re: Делаем линейки!

Не заморачивайтесь с корпусом для них. Это сильно удорожит строительство, как мне кажется.

Я не такой фанатик, к сожалению. Купите магнитную ленту с погрешностью +/-40мкм на метр.

By aftaev » 16 окт 2020, 21:24.

Re: Делаем линейки!

aegis » 16 окт 2020, 21:26.

Re: Делаем линейки!

cerebral » 16 окт 2020, 21:36

Re: Делаем линейки!

На этом этапе мое первое неявное предположение заключалось в том, что ферромагниты не будут подвергаться механической обработке. В общем, мне кажется, что умеренное количество листовой стали приводит к пренебрежимо малым погрешностям, но мне придется выяснить это экспериментально, когда я соберу первые головки. В общем, можно сделать пластиковый экран, который скользит по ленте и счищает с нее кусочки.

by torvn77 » 16 окт 2020, 21:41

Re: Делаем линейки!

Можно поставить датчик между вагонами. Это хороший способ увеличить жесткость двигателя.

от cerebral » 16 окт 2020, 21:45

Re: Делаем линейки!

от torvn77 » 16 окт 2020, 21:46

Re: Делаем линейки!

Именно это они и делают.

UPDATE Если я правильно помню, то рейка с насечками не сильно отличается по цене от обычной, да и сам ремень не очень дорогой. И вот они сделали так, что страдалец может сам наклеить ленту на шину. Главный приз — на голову.

UPDATE Кажется, я работал с компанией из Китая.

Я купил комплект станочных приспособлений (DRO) для двух станков, токарного и фрезерного. Я приобрел все у HXX, потому что другие китайские станки в основном производные, а SINO почти в два раза дороже.

Купил комплект УЦИ (DRO) — Сообщество «Станки и Станочные Работы» на DRIVE2

На фрезерной головке (цифровой дисплей) называется JCS900-3DB на JCS900-2DB поворачивается хорошо, и 5 линеек (цифровая стеклянная шкала) 300-370-400-450-1020мм, фрезерная 300-400-450 на 370-1020 поворачивается, этих размеров конечно нет, на самом деле они 350 и 1000, но запустите линейку на 20 так она отлично подойдет.

Я перепробовал все возможные и невозможные скидки и даже сделал cash5brands с ali cashback. Итого обошлось 30000р за два велосипеда, очень экономично на мой взгляд.

К сожалению есть минус, я поспешил, надеясь на чудо и оформил все у продавца, одного из многих на Али. Пока мы с ним вели диалог и я оплачивала товар, мне ответил представитель завода, которого я тоже удалила, если нашла контакты на алибабе, он и предоставил все фото и правильную информацию, а продавец, как выяснилось позже, ни то, ни другое и задержал на неделю с отправкой, мне немного горько, когда меня наказали и сказали, что я должна сегодня оплатить посылку и завтра он ее отправит, он совсем не помог и я над ним посмеялась. Я думал, что переводчик был глупым, но после разговора с представителем фабрики я понял, что он и я не против переводчика.